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近年来,折叠屏技术已成为智能手机行业的重要革新,大幅提升了手机的视觉面积,为用户带来了前所未有的舒适体验,极大地便利了视频观看、游戏娱乐、阅读等多种使用场景。

折叠屏技术的实现原理
折叠屏手机的核心在于柔性屏幕技术和可靠的机械结构,即铰链设计。这些技术通过增加柔性材料,以及精密的机械结构,让屏幕能够自由折叠和展开。这些设备的屏幕通常由多个部分组成,满足了高可靠性、大视觉面积和便携性的需求。

折叠屏手机的关键技术
1. 柔性显示技术:
柔性显示技术是折叠屏手机的核心。首先,我们需要了解OLED面板分为刚性与柔性,一般手机使用的是刚性面板。而折叠手机因为其可折叠的特性,需要使用“柔性”OLED面板。根据弯曲程度的大小,可为可挠曲、可折叠、可卷曲三种。其中,折叠手机属于第二种形态。

OLED屏幕由多层薄膜组成,包括有机材料层和电极层。当电流流经这些有机层时,它们就会发光并产生图像。为了实现柔性形态的屏幕,每一层薄膜都必须具备一定的弯曲和折叠能力。因此,传统的脆弱玻璃材料无法满足需求。柔性OLED屏幕需要采用耐高温、耐腐蚀、耐紫外线并具有透光性的柔性材料来制作,但这些材料的选择相对有限。
另外,由于每层材料在工艺、形变和热膨胀特性上的差异,频繁折叠可能会导致膜层分离或滑移,进而产生折痕。为了解决这一问题,制造商通常会在屏幕中加入如缓冲层、无机防水层、粘合层等,以减轻弯折过程中的应力并缩小弯曲半径。

为了防止薄膜中的有机材料发生氧化和水解,柔性面板需要阻隔水氧,所以封装技术就十分关键。多数制造商会选采用多层薄膜封装,即通过交替叠加无机层(不会氧化与水解)和有机层来提升水氧阻隔性。层数越多,有机层越薄,阻隔水氧的效果越好。
尽管柔性屏幕技术带来了革命性变化,但其材料限制、生产良率控制等因素导致折叠屏总体成本相对较高。根据IHS的数据显示,传统7.3寸QHD OLED屏幕的成本在35-50美元之间(约RM162-RM232),而可折叠7.3寸WQHD OLED屏幕的成本则在70-100美元区间(约RM324-RM464)。

2. 精密机械设计:
折叠屏手机不仅需要考虑屏幕本身的折叠性,还需要确保整体机械结构的稳定性和耐用性。这其中,铰链设计尤为关键。
铰链的功能是支撑旋转,连接屏幕。 为了折叠后贴合地更紧密,减少空隙,折叠屏的转轴不仅要做到轻薄、软性、性能稳定,还要考量到折叠屏内部的电路连接、走线、散热,及手持体验。由于每次折叠时都会对转轴造成一定的磨损,所以转轴不仅要具备较高的回转精度与摩擦系数,以支撑屏幕的折叠和旋转,在精密性、耐用性及强度等方面的要求也颇高。

铰链设计通常通过三种方式呈现:横向内折、横向外折、竖向内折和折三折。其中横向内折最为主流,因为它折弯半径小,需要使用寿命更高的柔性屏幕,所以实现难度较大、技术成本更高。但优点是折叠状态下,屏幕被折合在内侧,可较好保护屏幕。
折叠屏的转轴结构设计复杂,由上百种精密零件组成,生产工艺难度极大。目前Samsung生产的铰链良率较低,低于软性面板的生产良率,业内预估成本约在30美元至40美元间(约RM139-RM185),而中国厂商提供的铰链样品成本则约在40美元至50美元(约RM185-RM232)。

3. 材料创新与应用:
折叠屏幕的核心材料包括:基板、柔性薄膜电晶体(TFT)背板、可折叠触控面板等。刚性的Rigid OLED采用“玻璃”作为阻隔水、氧气的基板,但进入柔性OLED面板结构时,玻璃已不适用。新材料的使用需求随之而生,同时一些既有的关键材料也必须因其折叠特色进行改造,比如:
- 基板:
基板材料面临的挑战在于需要同时拥有刚性、透光性、可弯曲性,以及在长时间弯曲后能恢复原状。这些特性对于实现折叠屏的功能至关重要。玻璃基板因不能弯曲和折叠,所以塑料基材成为了最适宜的选择。

- 可弯折触控面板:
普通智能手机通常使用的触控面板为ITO,其具有良好的导电性与透光性。但受固有的脆性影响,在数次弯曲或较大幅度弯折后,它的电阻率会急剧上升,致使触控功能失效。因此,可折叠手机通常采用金属网格和银纳米线替代ITO。金属网格利用银或铜等材料在PET等塑胶薄膜上形成导电网格图案,而银纳米线则通过激光技术在塑胶基板上刻画导电网络图案,具体如下:

– 金属网格:利用银,铜等金属材料或者氧化物等易于得到且价格低廉的原料,在PET等塑胶薄膜上压制形成导电金属网格图案。理论商,其最低电阻值可达到0.1Ω/平方寸,并且具有良好的电磁干扰屏蔽效果。但它的缺点是金属线宽较粗,容易在图像上出现波纹。
– 银纳米线:将银纳米线墨水材料涂抹在塑胶基板上,用激光光刻技术,刻画成具有纳米级别银线导电网络图案的导电薄膜。该方法没有波纹问题,但漫反射情况较严重的。
4. 导电性碳材:如石墨、奈米碳管(CNT)和石墨烯等,具有一定的导电性和可见光波长以下的奈米级尺度结构,有高光穿透度与可挠的特性,因此能应用于软性透明导电膜。

面临的挑战
尽管折叠屏技术潜力巨大,但仍面临一些挑战。其中,较高的制造成本使得产品售价较高,不适合所有消费者。此外,折叠屏手机的可靠性和稳定性也有待提升,厂商需要持续投入研发和创新。
相信折叠屏技术正引领智能手机行业向更加灵活、创新的方向发展,为消费者带来更多元化的选择。展望未来,我们有理由相信,随着技术的不断进步和成本的逐渐降低,折叠屏手机将成为更多消费者的理想选择。
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